電腦作業系統學習筆記_12_I/O管理 --I/O管理概述

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I/O管理--I/O管理概述

一、I/O控制方式

1.I/O 裝置概念

 I/O裝置:是指電腦系統中除控制器、運算器(中央處理機)和記憶體以外的所有裝置,通常也稱為外部裝置。

 I/O操作:是記憶體與外設的介質之間的資料轉送操作。

2.I/O 裝置分類

 (1)按互動對象分類:人機互動裝置等。

 (2)按互動方向分類:輸入輸出裝置等。

 (3)按外設特性分類:塊傳輸裝置或字元傳輸裝置等。

3.I/O 管理目標

 裝置管理的功能是按照I/O子系統的結構和裝置類型指定分配和使用裝置的策略。

 裝置管理的目標是:提高效率;方便使用;方便控制。

4.I/O 應用介面

 提供裝置使用的使用者介面:命令介面和編程介面。

 裝置分配和釋放:使用裝置前,需要分配裝置和相應的通道、控制器。

 裝置的訪問和控制:包括並發訪問和差錯處理。

 I/O緩衝和調度:目標是提高I/O訪問效率。

5.I/O 介面控制方式

裝置管理的主要任務之一是控制裝置和記憶體或處理機之間的資料傳送,外圍裝置和記憶體之間的I/O控制方式有四種,如下所述。

 (1)程式存取控制方式

 (2)中斷控制方法

 (3)DMA[直接儲存空間定址]方式

 【DMA與中斷控制使得CPU從大量無用的工作中解放出來】

 (4)通道方式

    【馮諾依曼電腦體系：運算器，控制器，儲存空間，I/O裝置】

二、　I/O軟體階層

1.I/O軟體的目標

 (1)裝置獨立性。

 (2)統一命名。

2.I/O 軟體階層

 I/O軟體中,較低的層處理與硬體有關的細節,並將硬體的特徵與較高的層隔離;而較高的層則向使用者提供一個友好的、清晰而規整的 I/O介面。

 一般的I/O軟體結構分為四層。

使用者層

裝置無關獨立層(作業系統)

裝置驅動程式

中斷處理常式

  中斷處理常式:I/O裝置中斷方式是控制輸入輸出裝置和記憶體與CPU之間的資料傳送的主要方式。裝置驅動程式:I/O裝置驅動程式是直接同硬體打交道的軟體模組。

  【中斷處理常式與裝置驅動程式一般由硬體開發商來完成】

  裝置獨立層:在I/O軟體中,除了裝置驅動程式以外,大部分軟體是與裝置無關的。

  使用者層軟體:使用者使用裝置的系統調用或API。通常的I/O系統調用由庫過程實現。

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